生物质燃烧的气体产物及动力学分析

采用热重分析法对3种生物质样品进行燃烧特性试验,并利用质谱仪在线监测了燃烧排放的部分气体成分.对生物质样品进行燃烧反应动力学分析,得到相关的表观活化能及指前因子.研究结果表明:燃烧过程可以分为3个温度阶段:①吸附水的析出及铵盐的热分解(室温～150℃);②半纤维素、纤维素及部分木质素的热解(150～350℃);③木质素的热解及焦炭的燃烧(350～600℃).利用质谱仪在线监测了CH4,NH3,H2O,CO2,NOx等气体产物,其质谱曲线与对应的热重曲线相符合,也验证了各反应阶段的假设.     

基于热红联用分析的木质素热裂解动力学研究

利用热重红外联用系统对生物质的主要组分木质素进行了热裂解动力学研究.在用红外固体压片法研究木质素结构的基础上得到不同升温速率下木质素热裂解的热重曲线.实验结果表明,随着升温速率的增加,各个阶段的起始和终止温度向高温侧轻微移动,主反应区间增加;计算得到的木质素两阶段活化能分别为58.41 kJ/mol和119.98 kJ/mol.与纤维素热解气的联机红外分析谱图相比可知木质素热解过程中气体析出机理复杂,主要生成CO、CH4和呋喃等产物.     

生物油蒸馏残渣热解特性研究

采用TGA Q500热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用技术,对生物油蒸馏残渣在不同升温速率下的热解动力学特性进行分析研究。结果表明:生物油蒸馏残渣热解可分为小分子物质挥发析出、大分子物质裂解和焦炭产生3个阶段,热解产物主要为水、烷烯烃、CO_2和芳香类物质。在不同升温速率10、20、30℃/min下,热解主要阶段反应级数均为2级,活化能分别为74.19、72.52和69.05 kJ/mol。随着升温速率的增大,热重曲线整体向高温区移动,热解主要阶段活化能逐渐减小。     

城市污水污泥热解特性及动力学研究

采用热重分析仪与傅里叶红外光谱仪对城市污水污泥进行实验,考察了反应过程及逸出气体产物,求解了热解表观动力学参数。研究表明,污泥样品在N2、CO2和N2+O2气氛中分别发生的热解、气化和燃烧反应,反应过程的特征参数不同;在N2中主要热解温度范围为200~560℃,反应过程在600℃基本完成;随着升温速率增加,热解最大失重速率提高;污泥样品在N2中的热解过程依次析出H2O、CO2、CH4和CO等气体;污泥样品热解不同反应阶段具有不同反应机理和动力学参数,表观活化能在60~100 kJ/mol范围内。     

制药污泥的热解特性及动力学研究

采用差热-热重分析法对不同反应条件下的制药污泥热解特性及动力学规律展开研究。结果表明:制药污泥的热解过程经历失水、有机物分解和碳化3个阶段;制药污泥在不同升温速率(5、10和20℃/min)下的TG(热重分析)和DTG(TG的一次微分)曲线的趋势大致相同,但是随着升温速率的增加,TG和DTG曲线向高温区移动。通过FLynnWall-Ozawa法和atava-esták法对污泥主要反应阶段进行热解动力学分析,得出当转化率为0.9时,活化能最大为150.75 kJ/mol;当转化率为0.6时,活化能最小为68.93 k J/mol;污泥的热解反应在280~360℃时的活化能为85.67kJ/mol,最概然机理函数为[-ln(1-α)]~3;在640~700℃时的活化能150.42 kJ/mol,最概然机理函数为(1-α)~(-1)-1。     

高斯多峰拟合用于生物质热解三组分模型的研究

对稻壳、稻秆、芒属和芦苇的热解过程进行热重分析(TG)。基于生物质热解三组分模型理论,运用高斯多峰拟合法对上述4种生物质的失重速率曲线进行解析。结果表明:4种生物质的热解失重速率曲线均可以分解成4个相互叠加的拟合峰,分别对应水分析出、半纤维素分解、纤维素分解和木质素分解。利用Coats-Redfern法计算了三组分的动力学参数。计算结果表明:半纤维素、纤维素和木质素热解的反应级数分别为2、1和2,活化能分别为152～180kJ/mol、206～248kJ/mol和32～42kJ/mol。最后采用重量加权平均法得到了4种生物质热解主要阶段的活化能。     

竹质材料热解失重行为及其动力学研究

利用热重分析在不同升温速率(5~40 K.min-1)和氮气气氛下对两种竹质材料(毛竹和孝顺竹)的热解失重行为进行了研究。实验结果表明竹质材料在热解过程中可分为失水干燥、预热解、快速热解和残余物缓慢分解等4个阶段组成。快速热解阶段可由一级反应过程描述,根据一级反应由Coats-Redfern法计算毛竹和孝顺竹的平均活化能E分别为50.5kJ/mol和61.1kJ/mol。实验还表明加热速率越大,热解速度越快。     

黑液木质素焦热解动力学分析

在N_2的气氛下,以10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min和50℃/min的升温速率分别对黑液木质素焦进行热重实验,研究升温速率对其热解反应的影响。结果表明,黑液木质素焦的热解过程主要分为三个阶段:180～380℃、380～570℃以及570～800℃;TG和DTG曲线随着升温速率增大逐渐向高温侧偏移,高升温速率不利于热解反应进行;采用Coats-Redfern法、Ozawa法和Kissinger法求得活化能分别为93～251 kJ/mol、111～122 kJ/mol和110～134 kJ/mol。     

杨木屑热解过程及动力学研究

运用热重分析法研究了氮气下杨木屑的热解过程.在不同的升温速度(5、15、30℃/min)下,对热解TG、DTG、DSC曲线分析,得出杨木屑热解分干燥、预热解、热解和煅烧4个阶段,并且热解随着升温速度的提高出现了热滞后现象.最后通过比较1、1.5、2、3级反应动力学模型,确定1级反应为杨木屑热解的动力学模型,并求出了热解反应的活化能和频率因子.     

生物质焦油热解动力学分析

采用热重分析法对玉米芯在600℃热解条件下获得的焦油进行热解特性分析,根据TG与DTG曲线图,定义焦油的活性准则并对其进行判定,建立焦油热解动力学模型,同时对动力学参数进行求解。结果表明:焦油的热解可分为3个阶段,其动力学模型均可用一级反应表示,各阶段的活化能分别为26~33 kJ/mol、13~16 kJ/mol以及10~15 kJ/mol。